DE2361971C2

DE2361971C2 - Gehäusebefestigung

Info

Publication number: DE2361971C2
Application number: DE2361971A
Authority: DE
Inventors: Mihailo Dipl.-Ing. Mellingen Starcevic
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1973-11-16
Filing date: 1973-12-13
Publication date: 1984-05-17
Also published as: DE2361971A1; CH567224A5; NO139140B; NO139140C; BR7409584A; NO744083L

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigung des Gehäuses einer horizontalachsigen, insbesondere elektrischen Maschine auf dem Fundament gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Mit diesem Gattungsbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik Bezug, wie er aus der DE-AS 19 28 496 bekannt ist.

Bei der Befestigung einer Maschine, die sich im Betrieb dehnt, sei es zufolge von Wärme, zufolge von Druck oder zufolge von Wärme und Druck, auf einem Fundament sind oft Maßnahmen notwendig, einerseits zur Herabsetzung der durch das Fundament gegen die Dehnung des auf diesem aufliegenden Maschinengehäuses geleisteten Widerstandskräfte, andererseits zur Führung bzw. zur Beibehaltung der Zentrizität des im Betrieb sich dehnenden Gehäuses, derart, daß jegliche Verschiebung der Maschinenachse und Verdrehung des sich dehnenden Gehäuses um die Maschinenachse herum verhindert wird.

Bei der aus der DE-AS 22 30 606 bekannten Einrichtung zur Abstutzung zylindrisch oder sphärisch gekrümmter Behälter wird das Eigengewicht des Behälters mittels seitlicher Pendelstützen über Konsolen auf das Fundament übertragen, während die Kräfte in Längsrichtung des Behälters durch eine im Bereich der Stützen vorgesehene Abstützung aufgenommen werden. Die Konsolen sind dabei auf der Außenwand des Behälters angeordnet Die Pendelstützen greifen tangential zur Wandstärkmittellinie des Behälters an. Abstützende und führende Elemente sind dabti-in ein und demselben Bauteil verwirklicht

Aus der DE-AS 19 28 496 ist eine Gehäusebefestigung bekannt, bei der das Gehäuse mit in Gehäuselängsrichtung verlaufenden, beidseits des Gehäuses angeordneten Übertragungsvorrichtungen versehen ist, die das Gewicht der Maschine auf das Fundament übertragen und ein freies Ausdehnen des Gehäuses quer zur Maschinenlängsachse ermöglichen. Es ist eine Mehrzahl von Führungsvorrichtungen vorgesehen, welche die Verschiebung der Symmetrieachse und die Verdrehung des sich infolge Erwärmung dehnenden Maschinengehäuses verhindern und diese während seiner Dehnung quer zur Maschinenlängsachse führen. Die Führungselemente und die Übertragungselemente sind hintereinandergeschaltet; sie lassen sich somit nicht unabhängig voneinander auslegen.

Bei der aus dem DE-GM 19 14 702 bekannten Anordnung zur Befestigung eines vertikalachsigen Maschinengehäuses sind am Gehäuse an mehreren über seinen Umfang verteilten Stellen Blattfedern angeordnet Die anderen Seiten der genannten Blattfedern sind am Fundament befestigt und sind in radialer Richtung nachgiebig und in tangentialer Richtung steif. Die radiale Nachgiebigkeit der Blattfedern ermöglicht das freie Ausdehnen des Gehäuses, wogegen die tangential Steife der Federn eine Verdrehung des sich dehnenden Gehäuses verhindert und die Beibehaltung seiner Zentrizität gewährleistet. Das Gewicht der Maschine wird über die Blattfedern übertragen, wodurch diese auf Druck beansprucht werden. Ferner wirken auf die Blattfedern Drehmomente, die sie auf Schub beanspruchen. Infolge der Druckkräfte besteht eine Knickgefahr, wogegen die Übertragung der enormen Kurzschlußdrehmomente enorme Schubspannungen hervorrufen kann. Da die als

elastische Radialführungen dienenden Blattfedern Ge_: wicht übertragen, ist ihre Anwendung praktisch nur auf Vertikalmaschinen beschränkt. Bei Horizontalmaschinen könnte man solche Führungen nur an der Längsund der Querachse, d. h. an maximal vier Stellen, sinnvoll anbringen, so daß das Gesamtgewicht der Maschine nicht übertragen werden könnte.

Ausgehend von der Befestigung nach der DE-AS 19 14 702 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Befestigung der eingangs genannten Art zu schaffen,

bei der die Abstützung des Gehäuses unabhängig von dessen Führung ist und die Führungselemente spiel- und reibungsfrei ausgebildet sind.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt in der Parallelschaltung von Übertragungseinrichtungen für das Gewicht des Gehäuses und Führungseinriehtungen. Die Führungsvorrichtungen, die tangential am Gehäuseumfang angebrachte, mit dem Gehäuse und dem Fundament verbundene, langgestreckte Blattfederelemente sein können, sind nicht zur Übertragung des Gewichtes der Maschine bestimmt, sondern erfüllen ihre Führungs- und Zentrierfunktionen unabhängig von den

zur Übertragung des Gewichts der Maschine vorgesehenen Übertragungsvorrichtungen. Die Anordnung zeichnet sich ferner durch das Fundament gegen die Dehnungsverschiebungen geleistete geringe Widerstandskräfte, durch beliebig große und nach Wunsch verteilte Gewichtsübertragungsflächen, durch geringe Betriebsspannungen, durch eine einfache Konstruktion und durch störungsfreien Betrieb aus.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Vorderansicht einer ersten horizontalen elektrischen Maschine, die an drei Stellen auf dem Fundament befestigt ist;

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Maschine der Fig. 1;

F i g. 3 eine schematische Draufsicht auf eine zweite horizontale elektrische Maschine, die auf dem Fundament a;i vier Stellen befestigt ist; und

F i g. 4 eine schematische Draufsicht auf eine vertikale elektrische Maschine, die auf dem Fundament an acht Stellen befestigt ist

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte horizontale -°lektrische Maschine weist eine relativ kleine, "in Richtung der Maschinenachse L-L verlaufende Längsjbmessung auf, wogegen ihr Durchmesser und ihre quer zur Maschinenachse L-L verlaufende Abmessung relativ groß sind. Im Betrieb erwärmt sich die Maschine und dehnt sich insbesondere das Gehäuse 1 radial in allen Richtungen. Die Auflageflächenelemente des betriebswarmen Gehäuses 1 verschieben sich in bezug auf ihi e dem betriebskalten Zustand entsprechenden Stellungen in radialer Richtung um Beträge, die ihren Abständen von der vertikalen Achse V-V proportional sind. Wenn die Maschine unmittelbar auf dem Fundament 3 befestigt wäre, würden infolge der Dehnungsunterschiede zwischen dem Gehäuse 1 und dem Fundament 3 große Reibungskräfte und an den Befestigungsstellen große Scherkräfte auftreten und das freie Ausdehnen des Gehäuses 1 auf dem Fundament 3 unmöglich machen. Zur Verhinderung eines derartigen Geschehens, d. h. zur Ermöglichung des freien Ausdehnens des Gehäuses 1 auf dem Fundament 3, sind zwischen dem Fundament 3 und dem Gehäuse 1 bei dessen an der Querachse QQ liegenden Enden zwei Übertragungsvorrichtungen vorgesehen, die das Gewicht der Maschine auf das Fundament 3 übertrager» und das freie A usdehnen des Gehäuses 1 erlauben. Eine Übertragungsvorrichtung weist eine mit dem Gehäuse 1 fest verbundene Gehäusefußplatte 2, eine mit dem Fundament 3 fest verbundene Fundamentplatte 4 und zwisrhen den vorerwähnten Platten 2 und 4 in gleichen Abständen voneinander angeordnete Übertrafungsplatten 5 auf. Diese sind an ihren unteren Auflageflächen in der Fundamentplatte 4 festgehalten. Die Platten 5 der einen Übertragungsvorrichtung gewährleisten die Übertragung einer Hälfte des Gewichtes der Maschine auf das Fundament 3 und ermöglichen die durch Wärmedehnung bedingten, relativen Verschiebungen des Gehäuses 1 in bezug auf das Fundament 3. Die Platten 5 können aus einem Kunststoffmaterial bestehen, dessen Reibungskoeffizient niedrig ist, um ein Gleiten des Gehäuses 1 auf den Platten 5 zu erlauben. In diesem Fall können die Platten 5 als Gleitplatten betrachtet und bezeichnet werden. In der F i g. 1 sind die Platten 5 in Versenkungen der Fundamentplatte 4 befestigt und dadurch gegen Verschiebung gesichert. Der Zwischenraum 7 zwischen der Fundamentplatte 4 und der Gehäuseplatte 2 ist klein bemessen, um das Fließen des Kunststoffes zu verhindern. Zur weiteren Herabsetzung ihres Reibungskoeffizienten kann auf den Platten 5 eine Fesfstoffschmierung wie beispielsweise Teflonbeläge, Molybdändisulfid, usw. angewendet werden, !n den Bohrungen 8 können zusätzliche Schmiermitteldepots vorgesehen sein. Es ist ebenso möglich, einen Schmiernippel (nicht dargestellt) vorzusehen und diesen durch Kanäle oder Rohrleitungen mit den Auflageflächen zu verbinden.

Die Platten 5 können auch aus einem elastischen Material bestehen, welches in allen Richtungen verformbar ist In diesem Fall übt das sich dehnende Gehäuss 1 auf die Platten 5 eine Schubkraft aus, die ihrerseits eine in der Dehnungsrichtung verlaufende Schubverformung der Piatte hervorruft. Der gegen die Dehnungsverschiebung des Gehäuses 1 auftretende Widerstand ist demzufolge relativ gering.

In den Fig. 1 und 2 sind ferner Führungsvorrichtungen dargestellt, die die Verschiebung der Zentralachse und die Verdrehung des sich dehnenden Gehäuses 1 verhindern und dieses während seiner Dehnung führen. Die Führungsvorrichtungen sind von den Übertragungsvorrichiungen im weseiiliieheii ■ '.!abhängig, jede Führungsvorrichtung weist eine an der Befestigungsstelle rechtwinklig zur Dehnungsrichtung des Gehäuses 1 zwischen diesem und dem Fundament 3 angeordnete langgestreckte Blattfeder 6 auf. Diese ist in ihrer Mitte mit dem Gehäuse 1 und an ihren Enden über die Fundamentplatte 4 mit dem Fundament 3 verbunden. Die Blattfeder 6 könnte jedoch ebenso in ihrer Mitte über die Fundamentplatte 4 mit dem Fui.-dament 3 und an ihren Enden mit dem Gehäuse 1 verbunden sein. Die Blattfeder 6 weist in ihrem montierten Zustand eine in Richtung der Zentralebene des betriebskalten Gehäuses 1 gerichtete, primäre Durchbiegung auf, deren Größe annähernd der Hälfte der auftretenden maximalen Dehnungsverschiebung des Gehäuses 1 an der betreffenden Befestigungsstelle entspricht. Das sich dehende Gehäuse 1 übt auf die Blattfeder 6 eine mit fortschreitender Erwärmung allmählich anwachsende Biegekraft aus, die eine der primären Durchbiegung überlagerte und dieser entgegengesetzt gerichtete sekundäre Durchbiegung der Blattfeder 6 hervorruft. Die zufolge der primären Durchbiegung in der Blattfeder 6 auftretende Biegespannung kann als Vorspannung und gleichzeitig als maximale Biegespannung angesehen werden. Diese entspricht in der Größe der Biegespannung, die zufolge der im betriebswarmen Zustand des Gehäuses 1-auftretenden maximalen sekundären Durchbiegung in der Blattfeder 6 entsteht. Die durch die primäre Durchbiegung gewährleistete Biegevorspannung ermöglicht also die Herabsetzung der maximalen Biegespannung auf annähernd die Hälfte des Wertes, den eine unvorgespannte Blattfeder aufweisen würde.
Fk zwei Blattfedern ό, die an den an der Querachse Q-Q angeordneten Enden des Gehäuses 1 angebracht ist, erlauben das freie Ausdehnen des Gehäuses 1 auf dem Fundament 3 entlang der Querachse Q-Q, verhindern eine Verdrehung des Gehäuses 1 um die Vertikalachse V- Kherum und eine Verschiebung derselben enilang der Längsachse L-L. Beim niedrigsten Punkt des Gehäuses 1 ist eine weitere Blattfeder 6' angeordnet, die in ihrer Mitte mit dem Gehäuse 1 und an ihren Enden über eine Fundamentplatte 4' mit dem Fundament 3 verbunden ist. Diese Blattfeder 6' verhindert eine Ver-

b5 Schiebung des Gehäuses 1 entlang der Querachse Q-Q.

Bei einer horizontalen elektrischen Maschine der beschriebenen Art sind zur Führung des Gehäuses 1 entlang der Längsachse L-L keine Blattfedern 6 notwendig.

da zur Übertragung des Gewichtes zwei Übertragungsstellen ausreichen, die Längsabmessung des Gehäuses 1 klein ist und die durch Wärmedehnung auftretenden Verschiebungen nicht beträchtlich sind.

Bei großen, verhältnismäßig elastischen Gehäusen ■> kann es infolge auftretenden Reibungswiderstandes vorkommen, daß trotz der Zentrierwirkung der Blattfedern 6 das ganze Gehäuse 1 sich exzentrisch ausdehnt. Zur Verhinderung einer derartigen exzentrischen Ausdehnung, bzw. einer Verdrehung des Gehäuses I auf in dem Fundament 3, weist die Blattfeder 6 die Schultern 10 und die Fundamentplatte 4 die Schultern 11 auf. Die Schultern 11 der Fundamentplatte 4 sind von den Federschultern 10 umschlossen, so daß jegliche Verdrehung des Gehäuses 1 verhindert wird und gegen auftretende \=> Tangentialkräfte Widerstand geleistet wird. Der sich zwischen den Schultern 10 erstreckende flache federnde Teil kann in dieser Weise nur auf Zug beansprucht werden. Ferner ka.".". die Blaüfeder S beispielweise durch Aufwärmung vor der Montage in Längsrichtung auf Zug so vorgespannt werden, daß unter allen Betriebsbedingungen eine ausgeprägte Pressung an den Kraftübertragungsschultern 10 und 11 erhalten bleibt. Zu diesem Zweck wird die Zug-Vorspannung so gewählt, daß sie größer ist als die von der maximalen Betriebskraft >ί herrührende, in Längsrichtung der Blattfeder 6 wirkende Normalspannung.

Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, die zur Befestigung des Maschinengehäuses einer horizontalachsigen, elektri- so sehen Maschine, deren Abmessung in Richtung der Maschinenachse L-L groß, in Querrichtung Q-Q hingegen klein ist. auf dem Fundament verwendet werden kann. Die vier Befestigungsstellen sind mit je einer Blattfeder 6 ausgestattet, die die Führung und die Zentrierung des Gehäuses 1 gewährleisten. Zur Gewichtsübertragung ist eine Vielzahl von Platten 5 vorgesehen, die entlang der ganzen Gehäuse-Auflagefläche gleichmäßig verteilt sind.

In der F i g. 4 ist eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt, die zur Befestigung eines vertikalen elektrischen Generators verwendet werden kann. Die acht Befestigungsstellen sind mit je einer tangential am Gehäuseurnfang angeordneten Blattfeder 6 ausgestattet. Die Zentrierwirkung wird mit Hilfe der aus zwei zueinander rechtwinklig angeordneten Blattfedern 6 bestehenden Blattfederpaaren erreicht.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist natürlich nicht nur auf die beschriebenen Ausführungsformen be- 50 schränkt, sondern kann bei der Montage beliebiger, sich im Betrieb dehnender Einrichtungen, wie beispielsweise bei Dampfturbinen oder Druckbehältern, zweckmäßig verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Befestigung des Gehäuses einer horizontalachsigen, insbesondere elektrischen Maschine auf dem Fundament mit in Gehäuselängsrichtung verlaufenden, beidseits des Gehäuses angeordneten Übertragungsvorrichtungen, die das Gewicht des Gehäuses auf das Fundament übertragen und das freie Ausdehnen des Gehäuses quer zur Gehäuselängsachse ermöglichen, und mit Führungsvorrichtungen, welche die Verschiebung der Symmetrieachse und die Verdrehung des sich infolge Erwärmung dehnenden Maschinengehäuses verhindern und dieses während seiner Dehnung quer zur Maschinenlängsachse führen, dadurch gekennzeichnet, daß die das Gewicht aufnehmenden Übertragungsvorrichtungen als plattenförmige Pratzen (2) ausgebildet sind, die unmittelbar auf dem Fundament aufliegen, und daß die Führungsvorrichtungen (6, 6') rechtwinklig zur Dphoungsrichtung des Gehäuses (1) zwischen den Pratzen und dem Fundament (3) angeordnete Blattfedern sind.

2. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Pratze (2) eine Platte (5) aufweist, die aus einem Material besteht, dessen Reibungskoeffizient in allen Richtungen niedrig ist.

3. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (6, 6') in ihrer Mitte mit den Pratzen (2) und an ihren Enden über eine- Fundamentplatte (4) mit dem Fundament (3) verbunden ist

4. Befestigungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß /Ue Blattfeder (6, 6') im montierten Zustand derselben eine in Richtung der Zentralebene des noch unausgedehnten Gehäuses (1) gerichtete primäre Durchbiegung aufweist, deren Größe annähernd der Hälfte der auftretenden maximalen Dehnungsverschiebung des Gehäuses in dessen Befestigungspunkt entspricht, wobei die Blattfeder eine in deren Längsrichtung wirkende Zug-Vorspannung aufweist, welche größer ist als die von der maximalen Betriebskraft herrührende, in Längsrichtung der Blattfeder wirkende Normalspannung.